JP2894187B2 - Step-up power supply IC - Google Patents

Step-up power supply IC

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JP2894187B2 JP31926293A JP31926293A JP2894187B2 JP 2894187 B2 JP2894187 B2 JP 2894187B2 JP 31926293 A JP31926293 A JP 31926293A JP 31926293 A JP31926293 A JP 31926293A JP 2894187 B2 JP2894187 B2 JP 2894187B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、さ
らに詳しくは昇圧電源IC(step-up powerIC)に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to a step-up power IC.

【0002】[0002]

【従来の技術】昇圧電源装置は、小型ラジオやテーププ
レイヤおよびCDプレイヤなど、バッテリによって電力
を供給される携帯電子機器の電源として用いられてき
た。前記昇圧電源装置は、前記電子機器に組みこまれた
マイクロコンピュータICなど、最低動作電圧が前記バ
ッテリ−よりも高い装置が駆動できるように昇圧された
電力を供給する。昇圧電源装置は、最も単純な形態で
は、昇圧回路及び前記昇圧回路に結合され、それを制御
する発振器によって構成される。従来の技術において
は、発振器はDC電圧源に接続され、これが前記電子機
器においてはバッテリとなる。電圧源により電力が供給
され、発振器がオンになると、昇圧回路は、電圧源から
受け取る電圧を元の電圧の2倍または3倍などの整数倍
に増加させる。図1は、CMOS発振器の発振周波数と
電源電圧のグラフである。このグラフは、発振器の電源
電圧の低いときは発振器の周波数が低下することを示
す。図1のデータを用いると、約3Vから電源電圧を下
げていった時、まず発振周波数がわずかに増加して0.
9ないし1ボルトにおいて周波数がピークとなり、電源
電圧がより低くなると発振周波数は再び下がり始める。
発振の周波数は、発振器がノイズを発するので重要であ
る。人間の耳にきこえる可聴周波数は最大で約20kH
zである。図1に示すように、発振回路の電源電圧が1
V以上の領域では発振周波数は20kHzより高いため
ノイズは可聴範囲外にある。しかし、電源電圧が低下し
発振周波数が下がると、ノイズは可聴範囲に入る。発振
器から発する可聴ノイズにより、小型プレイヤの所望の
伝送が損なわれる。図1の左側に見られるように、周波
数の低下はバッテリ電圧の低下により起こる。バッテリ
がエレクトロニクス装置に対する電力供給を継続するた
めの充分な電力を持っていても、低電力により起こった
ノイズにより結果的に望ましくない音が起こり、バッテ
リを交換しなければならなくなる。
2. Description of the Related Art A step-up power supply device has been used as a power supply for portable electronic devices, such as small radios, tape players and CD players, which are supplied with power by a battery. The boosting power supply supplies boosted power so that a device such as a microcomputer IC incorporated in the electronic device and having a minimum operating voltage higher than that of the battery can be driven. In the simplest form, a booster power supply device includes a booster circuit and an oscillator coupled to and controlling the booster circuit. In the prior art, the oscillator is connected to a DC voltage source, which in the electronic device is a battery. When power is supplied by the voltage source and the oscillator is turned on, the booster circuit increases the voltage received from the voltage source to an integer multiple, such as two or three times the original voltage. FIG. 1 is a graph of the oscillation frequency and the power supply voltage of the CMOS oscillator. This graph shows that when the power supply voltage of the oscillator is low, the frequency of the oscillator decreases. According to the data of FIG. 1, when the power supply voltage is reduced from about 3 V, first, the oscillation frequency slightly increases to 0.1 V.
At 9 to 1 volt, the frequency peaks, and as the power supply voltage drops, the oscillation frequency begins to drop again.
The frequency of the oscillation is important because the oscillator emits noise. The maximum audible frequency that can be heard by the human ear is about 20 kHz
z. As shown in FIG. 1, when the power supply voltage of the oscillation circuit is 1
In the region above V, the oscillation frequency is higher than 20 kHz, so that the noise is outside the audible range. However, when the power supply voltage decreases and the oscillation frequency decreases, the noise enters the audible range. The audible noise emanating from the oscillator impairs the desired transmission of the small player. As can be seen on the left side of FIG. 1, the drop in frequency is caused by a drop in battery voltage. Even though the battery has sufficient power to continue supplying power to the electronics, the noise caused by the low power results in an undesirable sound and the battery must be replaced.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】発振器に電力を供給す
る従来の方法を用いると、電圧源を形成するバッテリは
効率的に利用されない。発振器の周波数が可聴範囲まで
下がり、エレクトロニクス・プレーヤの出力の品質を妨
害するようになると、バッテリを交換しなければならな
い。この問題がなければエレクトロニクス装置を動作す
るために充分な電力はまだあるので、これはバッテリの
非効率的な使用法である。
With the conventional method of powering the oscillator, the battery forming the voltage source is not efficiently used. When the frequency of the oscillator falls to the audible range and interferes with the quality of the output of the electronics player, the battery must be replaced. This is an inefficient use of batteries as there is still enough power to operate the electronics without this problem.

【0004】必要とされるのは、電源内に蓄積された全
電力を利用して、発振器の周波数を可聴範囲より上に維
持する方法である。同時に、スタンバイ期間中には発振
回路で消費する電力は低く維持することができなければ
ならない。
[0004] What is needed is a way to maintain the frequency of the oscillator above the audible range by utilizing the total power stored in the power supply. At the same time, the power consumed by the oscillation circuit must be able to be kept low during the standby period.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明により企図される
ように、発振周波数を可聴範囲より上に維持するために
発振器に供給される電力を増大する簡単な手段は、昇圧
回路の出力から発振器への電源電圧を供給することによ
り達成される。昇圧回路からの電圧は、ある係数だけ増
大され、発振器に帰還される。そのため、電源は図1に
示される0.9Vのカットオフ・レベル未満まで下って
も可聴範囲内まで発振周波数を低下させることはない。
昇圧回路からの電源電圧供給は、エレクトロニクス装置
の動作モード中のみ用いられて、発振周波数の低下を防
止する。スタンバイ・モードの間は、発振器の電力消費
を節約するため発振器は電源に直接接続される。
SUMMARY OF THE INVENTION As contemplated by the present invention, a simple means for increasing the power supplied to an oscillator to maintain the oscillation frequency above the audible range is to use the output of the booster circuit to control the oscillator. This is achieved by supplying a power supply voltage to the The voltage from the booster circuit is increased by a certain factor and fed back to the oscillator. Thus, the power supply does not lower the oscillation frequency to within the audible range even if it falls below the 0.9 V cutoff level shown in FIG.
The supply of the power supply voltage from the booster circuit is used only during the operation mode of the electronic device to prevent the oscillation frequency from lowering. During standby mode, the oscillator is connected directly to the power supply to save power consumption of the oscillator.

【0006】[0006]

【発明の利点】他の利点に加え、本発明の主要な利点
は、電源の寿命が長くなることである。電源が、発振器
にノイズを起こすレベルまで下がっても、エレクトロニ
クス装置を動作する電力はまだ持っている。昇圧回路か
らの出力を電源電圧として発振器内に帰還させることに
より、発振器の発振周波数は可聴範囲より上に維持さ
れ、電源はより長い時間使うことができる。電源はより
効率的に用いられることになる。
A major advantage of the present invention, in addition to other advantages, is the extended life of the power supply. Even if the power supply drops to a level that causes noise in the oscillator, it still has the power to operate the electronics. By feeding back the output from the booster circuit as a power supply voltage into the oscillator, the oscillation frequency of the oscillator is maintained above the audible range, and the power supply can be used for a longer time. The power supply will be used more efficiently.

【0007】[0007]

【発明の好適な実施例】図2は、本発明の実施例を示
し、1は昇圧電源ICを、2は昇圧回路3を駆動する発
振器を表す。4は電源またはバッテリVccを表し、5は
スイッチを表す。バッテリ4の出力電圧が低下し始め
て、特に前記出力電圧が0.9V未満まで下がると、発
振器2の発振周波数は20kHz以下に下がる。この周
波数は、人間の耳に聞こえる可聴周波数として認識され
る。バッテリによって電力を供給されるラジオや携帯用
テープ・プレーヤまたはディスク・プレーヤなどの携帯
式のサウンド・システムでは、望ましくない音が放出さ
れるために、この点は重要である。
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, wherein 1 denotes a booster power supply IC, and 2 denotes an oscillator for driving a booster circuit 3. 4 represents a power supply or a battery Vcc, and 5 represents a switch. When the output voltage of the battery 4 starts to decrease, especially when the output voltage decreases to less than 0.9 V, the oscillation frequency of the oscillator 2 decreases to 20 kHz or less. This frequency is recognized as an audible frequency that can be heard by human ears. This is important in portable sound systems, such as battery-powered radios and portable tape or disc players, as they emit unwanted sounds.

【0008】一般に、携帯用ラジオまたはテープ/ディ
スク・プレーヤで用いられるバッテリは、1.5Vの電
源を有する。バッテリの寿命の間、電力は徐々になくな
って行く。約0.9Vでは、バッテリはまだ携帯式ユニ
ットを動作させ続けるだけの充分な電力を蓄積してい
る。しかし、約0.9Vより低い電圧で発生される周波
数が望ましくないノイズを起こす。
[0008] Generally, batteries used in portable radios or tape / disk players have a 1.5V power supply. During the life of the battery, the power gradually diminishes. At about 0.9V, the battery still has enough power to keep the portable unit running. However, frequencies generated at voltages below about 0.9V cause undesirable noise.

【0009】図2に見られるように、発振器2はスイッ
チ5を通じて2つの異なる電源から電力を引き出すこと
ができる。全面動作モード(スイッチ5のA側)の間
は、発振器2は昇圧回路3またはVo から電力を引き出
す。昇圧回路3のVo 出力は、VCCを所定の係数a倍し
たもの、すなわちVcc(a)となる。ただしaは整数で
ある。好適な実施例においては、昇圧回路3はVccを2
倍するので、発振器2に供給される電力は2xVccとな
る。図1を参照すると、2倍のVccが発振器2に供給さ
れる重要性がわかる。グラフ中で電圧が上がると、約
1.0ボルトにピークを持つ周波数は、次第に下がり始
める。電圧が高すぎると発振器2は可聴周波数に入る。
周波数は20kHzより上に維持しなければならない。
1.5Vのバッテリを用いると、電圧を2倍にすること
で周波数は20kHzより高く良好に維持される。昇圧
回路3が電源電圧を2倍以上大きくしてしまうと、図1
の曲線は電圧の上昇と共に可聴範囲に入るので可聴ノイ
ズの可能性が大きくなる。このために、好適な実施例は
Vccを2倍増加させる場合である。
As can be seen in FIG. 2, oscillator 2 can draw power from two different power sources through switch 5. During the full operation mode (A side of the switch 5), the oscillator 2 draws power from the booster circuit 3 or Vo. The Vo output of the booster circuit 3 is obtained by multiplying VCC by a predetermined coefficient a, that is, Vcc (a). Here, a is an integer. In a preferred embodiment, the booster circuit 3 sets Vcc to 2
Therefore, the power supplied to the oscillator 2 becomes 2 × Vcc. Referring to FIG. 1, it can be seen that twice Vcc is supplied to the oscillator 2. As the voltage rises in the graph, the frequency peaking at about 1.0 volt gradually begins to fall. If the voltage is too high, the oscillator 2 will enter the audio frequency.
The frequency must be maintained above 20 kHz.
With a 1.5V battery, doubling the voltage keeps the frequency well above 20kHz. When the booster circuit 3 increases the power supply voltage more than twice, FIG.
Curve goes into the audible range as the voltage increases, so the possibility of audible noise increases. To this end, the preferred embodiment is to increase Vcc by a factor of two.

【0010】Vccの2倍の増加によりバッテリ4は、約
0.45Vまで下がってから交換することができるよう
になる。
A two-fold increase in Vcc allows the battery 4 to be replaced after it has dropped to about 0.45V.

【0011】発振器2が電力を引き出す第2電源は、ス
イッチ5のB側を通じてバッテリ4から直接供給され
る。電力が2倍のVccである昇圧回路3から常時電力を
引き出すことは可能である。しかし、スタンバイ・モー
ド中にも2倍の電力を常時引き出すと、バッテリ4に蓄
積された電力は急速になくなる。携帯用ラジオまたはテ
ープ/ディスク・プレーヤは大半の時間スタンバイ・モ
ードにあるので、バッテリ4から連続して電力を放出し
浪費することは非効率的である。そのため、スイッチ5
により発振器2がスタンバイ・モード中はVccから引き
出せるようにして、バッテリ4に蓄積された電力を保存
する。
The second power from which the oscillator 2 draws power is supplied directly from the battery 4 through the B side of the switch 5. It is possible to always draw power from the booster circuit 3 whose power is twice Vcc. However, if twice the power is constantly drawn even during the standby mode, the power stored in the battery 4 will quickly disappear. Since the portable radio or tape / disk player is in standby mode most of the time, it is inefficient to continuously drain and waste power from the battery 4. Therefore, switch 5
Thus, the oscillator 2 can be pulled out from Vcc during the standby mode, and the power stored in the battery 4 is saved.

【0012】スイッチ5には、スイッチ5に対してスタ
ンバイ・モードから全面動作モードに切り替わることを
指示する外部のスイッチ制御信号が与えられる。
The switch 5 is supplied with an external switch control signal instructing the switch 5 to switch from the standby mode to the full operation mode.

【0013】図3は、スイッチ5および、発振器2の実
施例を表す。発振器2の詳細な説明は、本発明の範囲外
であり、本発明の理解に必要ではない。そのため図3で
は発振器2の回路例を図示するにとどめる。
FIG. 3 shows an embodiment of the switch 5 and the oscillator 2. A detailed description of oscillator 2 is outside the scope of the present invention and is not necessary for understanding the present invention. Therefore, in FIG. 3, only the circuit example of the oscillator 2 is illustrated.

【0014】スイッチ5は好適な実施例においては、2
個のMOSゲート10,11を用いる。ノード12は外
部スイッチ制御信号入力を表す。ノード14は、Vccの
接続部である。ノード13は、Vo の接続部である。全
面動作モードを表すlow信号がノード12に受信され
ると、MOSゲート10はオンになり、電力は昇圧回路
3から流れる。ノード12にhigh信号が受信される
と、MOSゲート10はオフになり、MOSゲート11
がオンになる。このときバッテリ4からの電力は発振器
2に流れる。
The switch 5 is 2 in the preferred embodiment.
MOS gates 10 and 11 are used. Node 12 represents the external switch control signal input. Node 14 is the connection for Vcc. The node 13 is a connection part of Vo. When a low signal indicating the full operation mode is received at the node 12, the MOS gate 10 is turned on, and power flows from the booster circuit 3. When the high signal is received at the node 12, the MOS gate 10 is turned off and the MOS gate 11
Turns on. At this time, power from the battery 4 flows to the oscillator 2.

【0015】図4はスイッチ5のPMOS−PMOS設
定を示す。この設定では、ノード12は2個の入力信号
経路12a,12bに分岐される。ノード12aのlo
w信号は電力をノード13またはVo から伝える。同様
に、図5はスイッチ5のNMOS−NMOS設定を示
す。図5ではノード12aのhigh信号が電力をノー
ド13またはVo から伝える。
FIG. 4 shows the PMOS-PMOS setting of the switch 5. In this setting, the node 12 branches to two input signal paths 12a and 12b. Lo of node 12a
The w signal carries power from node 13 or Vo. Similarly, FIG. 5 shows the NMOS-NMOS setting of the switch 5. In FIG. 5, the high signal at node 12a carries power from node 13 or Vo.

【0016】好適な実施例においては他の組合せのMO
Sゲートと外部制御信号を用いることもできる。
In the preferred embodiment, other combinations of MOs
An S gate and an external control signal can also be used.

【0017】[0017]

【発明の効果】前述のように、発振器を昇圧電源ICの
昇圧回路の出力に結合させると、DC電源またはバッテ
リの有用性を延長する。昇圧回路からの電力を用いて発
振器に電力を供給すると、発振器の発振周波数が可聴周
波数範囲内に下がるのを防ぐ。携帯用ラジオまたはテー
プ/ディスク・プレーヤを動作させるための電力をまだ
有しているバッテリの寿命は、はるかに長くなる。さら
に、発振器に結合したスイッチを切り替えることによ
り、発振器はスタンバイ期間中は直接バッテリ源に結合
される。これによって、バッテリの寿命が永くなる。
As described above, coupling the oscillator to the output of the booster circuit of the booster IC increases the usefulness of the DC power supply or battery. Supplying power to the oscillator using power from the booster circuit prevents the oscillation frequency of the oscillator from falling within the audible frequency range. The life of a battery that still has the power to operate a portable radio or tape / disk player will be much longer. Further, by switching a switch coupled to the oscillator, the oscillator is directly coupled to the battery source during the standby period. This extends the life of the battery.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による発振器の電源電圧と発振周波数の
グラフである。
FIG. 1 is a graph of a power supply voltage and an oscillation frequency of an oscillator according to the present invention.

【図2】本発明により改良された昇圧電源ICの要素を
示す。
FIG. 2 shows components of a boost power supply IC improved according to the present invention.

【図3】本発明による発振器に結合されたスイッチの好
適な実施例である。
FIG. 3 is a preferred embodiment of a switch coupled to an oscillator according to the present invention.

【図4】本発明による図3のスイッチの別の実施例であ
る。
FIG. 4 is another embodiment of the switch of FIG. 3 according to the present invention.

【図5】本発明による図3のスイッチの別の実施例であ
る。
FIG. 5 is another embodiment of the switch of FIG. 3 according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 昇圧電源IC 2 発振器 3 昇圧回路 4 電源またはVcc 5 スイッチ 10 MOSゲート 11 MOSゲート 12 外部信号ノード 13 Vo に接続されたノード 14 Vccに接続されたノード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Step-up power supply IC 2 Oscillator 3 Step-up circuit 4 Power supply or Vcc 5 Switch 10 MOS gate 11 MOS gate 12 External signal node 13 Node connected to Vo 14 Node connected to Vcc

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電圧源に結合された昇圧電源ICであっ
て: 前記電圧源に結合され、前記電圧源からの電圧を昇圧し
て出力する昇圧回路; 前記昇圧回路に結合され、前記昇圧回路の動作を制御す
る発振器;および 前記昇圧電源ICがスタンバイ・モードにある場合は前
記発振器を第1ノードに結合し、前記昇圧電源ICが動
作モードにある場合は前記発振器を第2ノードに結合す
るスイッチであって、前記第1ノードは前記電圧源に結
合され、前記第2ノードは前記昇圧回路の出力に結合さ
れるスイッチ; から構成されることを特徴とする昇圧電源IC。
1. A booster power supply IC coupled to a voltage source, comprising: a booster circuit coupled to the voltage source for boosting and outputting a voltage from the voltage source; and a booster circuit coupled to the booster circuit. An oscillator for controlling the operation of the booster power supply IC; and coupling the oscillator to a first node when the booster power supply IC is in a standby mode, and coupling the oscillator to a second node when the booster power supply IC is in an operation mode. A switch, wherein the first node is coupled to the voltage source and the second node is coupled to an output of the booster circuit.
【請求項2】 発振器と昇圧回路とを有する昇圧電源I
Cにおいて電力を節約する方法であって: スタンバイ・モード中は電圧源に発振器を直接結合し
て、発振器を駆動する電力を電圧源から取得する段階;
および 動作モード中は昇圧回路の出力に発振器を結合して、発
振器を駆動する電力を昇圧回路の出力から取得する段
階; によって構成されることを特徴とする方法。
2. A boosting power source I having an oscillator and a boosting circuit.
A method for saving power in C, comprising: directly coupling an oscillator to a voltage source during a standby mode to obtain power from the voltage source to drive the oscillator;
And coupling an oscillator to the output of the booster circuit during an operating mode to obtain power for driving the oscillator from the output of the booster circuit.
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